BLOC 1. BIOMOLÈCULES I BIOTECNOLOGIA.

1. Introducció a la bioquímica

- Element químic o substància simple: És una substància que no es pot descompondre en

d’altres mitjançant reaccions químiques. Està constituïda per un sol tipus d’àtom.

- Àtom: És la part més petita d’un element químic.

- Molècula: És la unió de dos o més àtoms. Aquests poden ser del mateix tipus (molècules

homogènies) o de diferent tipus (molècules heterogènies).

- Substància composta: És la formada per dos o més elements químics. La seva part més petita

és una molècula heterogènia.

- Els enllaços químics: són les unions entre àtoms, molècules i ions.

Enllaços entre àtoms:

Enllaç iònic: Es deu a forces electrostàtiques i es dóna quan un dels àtoms capta electrons de

l’altre. L’àtom que en capta es transforma en un ió negatiu o anió, i el que perd, en un ió positiu

o catió.

Enllaç covalent: Es forma quan dos àtoms comparteixen parells d’electrons. Es dóna entre àtoms

d’electronegativitat alta i similar. És un enllaç molt fort. Si els àtoms units tenen una

electronegativitat alta i similar, donen lloc a molècules apolars; si uns àtoms s’atrauen més cap a

si els electrons, es formen molècules polars, amb un pol positiu i un altre negatiu, és a dir,

molècules dipolars.

Enllaços entre molècules:

Enllaç d’hidrogen: Es dóna entre molècules dipolars dels hidrurs i es produeix perquè la mida

tan petita de l’àtom d’hidrogen permet que s’hi aproximi molt l’altre tipus d’àtom de la

molècula contigua.

Enllaç per forces de Van der Waals: Es dóna entre molècules apolars, a causa de les atraccions

electrostàtiques que s’originen, en determinats moments,. Com més gran és una molècula, més

força assoleix aquest enllaç. Són importants en biomolècules amb una part apolar, com els

lípids.

Els bioelements

Són elements químics que es troben en la matèria viva.

- Bioelements primaris: Són els indispensables per a la formació de les biomolècules orgàniques

(glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics), molècules que constitueixen els éssers vius i que

solament les produeixen aquests.

- Bioelements secundaris: Són la resta dels bioelements. En aquest grup se’n poden distingir els

indispensables que són els que no poden faltar perquè són imprescindibles per a la vida de la

cèl·lula i els variables, que són els que si que poden faltar en alguns organismes.

Bioelements primaris C, H, O, N, P, S

Bioelements secundaris. Indispensables Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, I

Bioelements secundaris. Variables Br, Zn, Ti

Les biomolècules

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Bloque 1 de biología: Biologia molecular y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!

BLOC 1. BIOMOLÈCULES I BIOTECNOLOGIA.

1. Introducció a la bioquímica

Element químic o substància simple: És una substància que no es pot descompondre en d’altres mitjançant reaccions químiques. Està constituïda per un sol tipus d’àtom.
Àtom: És la part més petita d’un element químic.
Molècula: És la unió de dos o més àtoms. Aquests poden ser del mateix tipus (molècules homogènies) o de diferent tipus (molècules heterogènies).
Substància composta: És la formada per dos o més elements químics. La seva part més petita és una molècula heterogènia.
Els enllaços químics: són les unions entre àtoms, molècules i ions. Enllaços entre àtoms: Enllaç iònic: Es deu a forces electrostàtiques i es dóna quan un dels àtoms capta electrons de l’altre. L’àtom que en capta es transforma en un ió negatiu o anió, i el que perd, en un ió positiu o catió. Enllaç covalent: Es forma quan dos àtoms comparteixen parells d’electrons. Es dóna entre àtoms d’electronegativitat alta i similar. És un enllaç molt fort. Si els àtoms units tenen una electronegativitat alta i similar, donen lloc a molècules apolars; si uns àtoms s’atrauen més cap a si els electrons, es formen molècules polars, amb un pol positiu i un altre negatiu, és a dir, molècules dipolars. Enllaços entre molècules: Enllaç d’hidrogen: Es dóna entre molècules dipolars dels hidrurs i es produeix perquè la mida tan petita de l’àtom d’hidrogen permet que s’hi aproximi molt l’altre tipus d’àtom de la molècula contigua. Enllaç per forces de Van der Waals: Es dóna entre molècules apolars, a causa de les atraccions electrostàtiques que s’originen, en determinats moments,. Com més gran és una molècula, més força assoleix aquest enllaç. Són importants en biomolècules amb una part apolar, com els lípids. Els bioelements Són elements químics que es troben en la matèria viva.
Bioelements primaris: Són els indispensables per a la formació de les biomolècules orgàniques (glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics), molècules que constitueixen els éssers vius i que solament les produeixen aquests.
Bioelements secundaris: Són la resta dels bioelements. En aquest grup se’n poden distingir els indispensables que són els que no poden faltar perquè són imprescindibles per a la vida de la cèl·lula i els variables, que són els que si que poden faltar en alguns organismes. Bioelements primaris C, H, O, N, P, S Bioelements secundaris. Indispensables Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, I Bioelements secundaris. Variables Br, Zn, Ti Les biomolècules

Biomolècules simples: Són aquelles que estan formades per àtoms del mateix tipus. Biomolècules compostes: Són aquelles que tenen àtoms de diferents elements. Poden ser inorgànics com l’aigua o orgànics, constituïts bàsicament per polímers de carboni i hidrogen. L’AIGUA És la substància química més abundant en la matèria viva. Es troba en la matèria viva en tres formes: Com a aigua circulant Com a aigua intersticial, entre les cèl·lules, sovint força adherida a la substància intercel·lular. Com a aigua intracel·lular, al citosol i a l’interior dels orgànuls cel·lulars. Funcions: actua com a dissolvent i medi de transport; té una funció bioquímica perquè intervé en múltiples reaccions; una funció estructural perquè dóna volum a les cèl·lules, una funció mecànica amortidora i una funció termoreguladora.

2. Els glúcids Els glúcids són biomolècules formades bàsicament per carboni, hidrogen i oxigen que es classifiquen segons el nombre de cadenes polihidroxialdehídiques o polihidroxicetòniques que contenen. Els monosacàrids Són els glúcids que estan constituïts per una sola cadena polihidroxialdehídica polihidroxicetònica, que pot tenir de tres a set àtoms de carboni: trioses, tetroses, pentoses, hexoses i heptoses. Propietats físiques: Són sòlid cristal·lins, hidrosolubles, de gust dolç. Propietats químiques: Són capaços d’oxidar-se i així tenen la capacitat de reduir el reactiu de Fehling i la capacitat d’aminar-se.

La glucosa: És el glúcid més important perquè aporta la major part de l’energia que necessiten les cèl·lules. En dissolució les molècules de glucosa (hexosa) es tanquen sobre si mateixes i formen un hexàgon i rep el nom de glucopiranosa.
La fructosa: Es troba en forma cíclica pentagonal, per la qual cosa rep el nom de D-fructofuranosa. Al fetge es transforma en glucosa i, per tant, té el mateix poder nutritiu que aquesta. Els disacàrids

La quitina: És el component essencial de l’exosquelet dels artròpodes. Els heteropolisacàrids. Els més importants són la pectina, l’agar i la goma aràbiga.
Pectina: Es troba a la paret cel·lular dels teixits vegetals. És molt abundant a la poma, la pera, la pruna i el codony. Té una gran capacitat gelificant que s’aprofita per preparar melmelades.
Agar: S’extreu de les algues vermelles o rodofícies. És molt hidròfil i s’utilitza en microbiologia per preparar medis de cultiu i en la preparació industrial d’aliments.
Goma aràbiga: És una substància secretada per les plantes que els serveix per tancar les ferides que es puguin produir. S’utilitza com a goma d’enganxar. 3. Els lípids Són un grup molt heterogeni de biomolècules orgàniques, insolubles en aigua i solubles en dissolvents orgànics. Els lípids són un grup molt heterogeni de substàncies. Estan constituïts bàsicament per carboni i hidrogen. La majoria, a més, presenten oxigen, però en proporcions molt baixes. A més, alguns lípids també contenen fòsfor, nitrogen i sofre. Aquestes biomolècules són molt més reduïdes que les dels glúcids, ja que la majoria dels seus carbonis estan en forma de CH 2 i no pas CH-OH com en els glúcids i les proteïnes. Les principals característiques dels lípids:
Es poden oxidar més: quan els lípids són metabolitzats, produeixen més quantitat d’energia.
Ocupen poc espai: com que no contenen grups OH, no fan enllaços d’hidrogen amb les molècules d’aigua, per la qual cosa s’empaqueten molt bé (sense aigua) en l’ambient aquós de les cèl·lules.
Són fàcils d’identificar experimentalment ja que són insolubles en aigua i deixen taques translúcides al paper. Biològicament, els lípids són molt importants, ja que exerceixen aquestes funcions:
Com a combustibles, els àcids grassos
Com a reserva d’energia, els triacilglicèrids en el teixit adipós
Estructural, perquè formen part de les membranes cel·lulars
Com a protector d’òrgans
Com a aïllants tèrmics, en forma d’una capa de greix sota la pell que fa disminuir la pèrdua de calor.
Com a reguladors, les vitamines i les hormones
Com a transportadors. Els lípids amb àcids grassos Els àcids grassos són molècules formades per una llarga cadena hidrocarbonada de tipus alifàtic, és a dir, lineal, amb un nombre parell d’àtoms de carboni, el darrer dels quals constitueix un grup carboxil (-COOH). Es diferencien entre ells pel nombre de carbonis i per la posició d’enllaços dobles entre els àtoms de carboni. Segons aquest criteri es classifiquen en saturats, quan no hi ha cap enllaç doble, monoinsaturats, quan hi ha un únic enllaç doble; i poliinsaturats, quan hi ha més d’un enllaç doble. Propietats principals dels àcids grassos:

Són substàncies amfipàtiques: tenen una zona hidrofílica (carboxil) i una altra d’hidrofòbica (cadena), de manera que en aigua formen micel·les.
El punt de fusió és variable. A temperatura ambient, alguns són sòlids (greixos) i d’altres són líquids.
Intervenen en reaccions d’esterificació. És la reacció d’un àcid gras amb un alcohol que dóna lloc a un èster i una molècula d’aigua. Durant la digestió, per l’acció d’enzims lipases, els èsters s’hidrolitzen i originen àcids grassos i alcohol.
Intervenen en reaccions de saponificació. És la reacció d’un àcid gras amb una base forta (NaOH o KOH) que dóna lloc a una sal d’àcid gras que s’anomena sabó. Les molècules de sabó formen micel·les que es dispersen a l’aigua. Els acilglicèrids: Són lípids simples formats per l’esterificació d’una, dues o tres molècules d’àcids grassos amb una molècula d’alcohol, anomenada glicerina. Poden presentar una molècula d’àcid gras, dues o tres; aquest darrers són els més abundants en la natura. Propietats:
Els que presenten com a mínim un àcid gras insaturat a temperatura ambient són líquids i reben el nom d’olis. Si tots els àcids grassos són saturats, a temperatura ambient, els acilglicèrids són sòlids i reben el nom de sèu.
En aigua formen gotes esfèriques o micel·les.
Constitueixen la principal reserva energètica dels éssers vius. Les ceres: Són lípids simples, èsters d’un alcohol de cadena lineal llarga amb un àcid gras. Són molt apolars; per tant, hidrofòbiques, gairebé impermeables. Recobreixen exteriorment alguns òrgans per protegir-los (fulles, plomes..). Els fosfoglicèrids: Són lípids complexos, èsters formats per dos àcids grassos, una glicerina, un àcid fosfòric i un alcohol. Generalment l’alcohol és un aminoalcohol, és a dir, porta un grup amino (-NH2). Són els components més abundants de la membrana plasmàtica. Es diferencien entre si segons el compost bàsic i el tipus d’àcids grassos. Els lípids sense àcids grassos o insaponificables Són els que no presenten àcids grassos en la seva composició. N’hi ha de 3 tipus:
Els isoprenoides o terpens. Són molècules derivades de la polimerització d’una molècula anomenada isoprè. Es diferencien pel nombre de monòmers. Poden formar cadenes lineals o cícliques. Alguns dels més importants són les vitamines A, E, K; els pigments vegetals; el cautxú; alguns olis essencials, etc.
Els esteroides. Tenen una estructura derivada de l’esterà. Es diferencien pels grups que s’uneixen a l’esterà i en destaquen els següents:

vegetals i s’insereix en un dels cromosomes. Això ha permès utilitzar-lo com a vector de gens.

Retrovirus. Virus d’RNA que es poden transcriure inversament i integrar-se al DNA de la cèl·lula que infecten, la qual cosa permet incorporar informació genètica als cromosomes. Per utilitzar els virus com a vectors, se n’han d’eliminar els gens responsables de la lisi de la cèl·lula hoste, així, a mesura que aquesta es divideix, es multiplica el nombre de còpies del gen transferit. Els processos bàsics que se segueixen en enginyeria genètica són els següents:
Obtenció dels fragments del DNA que es vol manipular
Unió dels fragments amb un vector per formar DNA recombinant.
Introducció del DNA recombinant dins la cèl·lula que es vol manipular per, més endavant, replicar aquesta cèl·lula successivament, en un procés anomenat clonatge.
L’organisme que s’obté és transgènic si porta gens d’altres espècies. Aplicacions de la biotecnologia Biotecnologia alimentària: Alguns mètodes d’enginyeria genètica ens permeten obtenir varietats de plantes o aliments amb característiques millorades si es comparen amb les que tenen les espècies que es troben de forma natural.
Producció agrícola: S’han desenvolupat varietats transgèniques del blat més nutritives, resistents a plagues i als herbicides, o capaces de resistir a les gelades. Un altre exemple és una varietat de tomàquets que madura més lentament i que permet disposar de més dies per a transportar-lo. En l’actualitat es treballa amb la inserció de gens “nif”, que possibiliten l’aprofitament del nitrogen atmosfèric, per part d’alguns bacteris i cianobacteris, al genoma de les plantes superiors, perquè aquestes no depenguin de la quantitat de nitrits i nitrats del sòl.
Producció animal: Principalment s’ha treballat amb peixos, ja que la fecundació és externa, i permet introduir gens en el zigot abans que s’uneixin el nucli de l’espermatozoide i el de l’òvul. Biotecnologia microbiana: És la base dels processos industrials que utilitzen els microorganismes com a base per obtenir els seus productes. El més primordial és que el microbi sigui capaç de créixer ràpidament, que resisteixi quan sigui cultivat a gran escala i que pugui produir la substància útil en una quantitat apreciable i tan aviat com es pugui.
Alimentació: S’usen microorganismes per realitzar fermentació a nivell industrial per l’obtenció de l’etanol, l’àcid làctic i el vinagre.
Farmàcia: Es fa servir aquesta tècnica per obtenir vacunes recombinants i per a l’obtenció d’antibiòtics produïts per microorganismes. També s’aplica aquest procediment per obtenir la majoria de vitamines que s’afegeixen als aliments o que s’utilitzen en compostos farmacèutics sintetitzats al laboratori.
Bioremediació: Alguns bacteris i protozous tenen la capacitat de digerir la matèria orgànica de l’aigua de plantes depuradores d’aigües residuals.
Agricultura: Pel control de plagues d’insectes, utilitzant els microorganismes com a bioinsecticides per controlar el creixement excessiu de algunes poblacions d’insectes. Els microorganismes infecten els insectes adults o els seus estat larvaris, i els mate o bé són capaços de segregar diverses substàncies que actuen com a verí pels insectes quan aquest els ingereixen; són els microorganismes entomopatògens. Alguns virus i determinades espècies de bacteris i fongs s’utilitzen d’aquesta manera per eliminar poblacions d’insectes perjudicials.

Bloque 1 de biología: Biologia molecular, Apuntes de Biología

Documentos relacionados

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Bloque 1 de biología: Biologia molecular y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!

BLOC 1. BIOMOLÈCULES I BIOTECNOLOGIA.